Tuy nhiên trong quá trình biên soạn, vì nhiều lí do khác nhau có thể có những sai sót về chuyên môn, kĩ thuật đáng tiếc, với tinh thần đó, hôm nay tôi xin chia sẻ thầy cô một sự ngộ nhận
Trang 1Hiễu nhầm đáng tiếc về bài toán “ Mẫu nguyên tử Bo”.
Các thầy cô thân mến, cách đây mấy hôm, tôi đã chia sẻ quí thầy cô về sự ngộ nhận đáng tiếc ở bài toán động cơ điện xoay chiều, trên tinh thần cầu thị, học hỏi nhau để tiến bộ, tôi và các thầy cô đều ghi nhận, trân trọng những đóng góp của nhiều đồng nghiệp trên trang tài nguyên ở Thư viện Vật lí, giúp chúng ta có nhiều tư liệu để dạy học Tuy nhiên trong quá trình biên soạn, vì nhiều lí do khác nhau có thể có những sai sót về chuyên môn, kĩ thuật đáng tiếc, với tinh thần đó, hôm nay tôi xin chia sẻ thầy cô một sự ngộ nhận đáng tiếc về bài toán “ Mẫu nguyên tử Bo” với nội dung như sau:
SGK 12 …b) Tiên đề về bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử: … Khi nguyên tử
đang ở trạng thái dừng có mức năng lượng Em mà hấp thụ một photon có năng lượng hf
đúng bằng En – Em thì nó chuyển sang trạng thái dừng có mức năng lượng En lớn hơn.
Vấn đề nhiều tác giả sai ở đây là chữ đúng,
“Đúng” ở đây phải được hiểu là nếu năng lượng cung cấp cho nó lớn hơn một lượng
dù nhỏ thì nó không hấp thụ, nói rõ là không hấp thụ, chứ không phải hấp thụ cho đủ
hiệu En – Em, phần còn lại là dư ở dạng khác như động năng của hạt kích thích như một
số đề đã ra, điều nầy có thể khẳng định ở 2 lý do sau:
- Một là: Mẫu nguyên tử Bo hình thành trên cơ sở thuyết lượng tử, nó tuân theo qui luật lượng tử chứ không phải qui luật thông thường như nhảy cao, xa…
- Hai là: Thực nghiệm đã chứng minh sự đúng đắn của tiên đề nầy qua sự hình thành quang phổ vạch hấp thụ của nguyên tử Hydro, nó chỉ hấp thụ 4 photon trong vùng thấy được ứng với 4 hiệu xác đinh ( E3, E4, E5, E6) – E2
Xin phép, xin các thầy thông cảm bỏ qua, tôi xin trích dẫn một số câu trong các đề
thi thử, các đề luyện tập, các tài liệu luyện thi và cả sách tham khảo, vì tranh luận khoa học nên tôi phải nêu rõ nguồn gốc tư liệu trích dẫn, hoàn toàn không có ý gì xấu, xin các tác giả tha thứ
Đầu tiên tôi xin bàn luận về bài tập theo tôi nghĩ đây là nguồn gốc của các sai sót dây chuyền hiện nay:
Đề cho: Giá trị năng lượng trạng thái dừng của nguyên tử hydro cho bởi công thức
En = -E0/n2, với E0 = 13,6eV, n= 1, 2, 3…
1) Tính…
2) Hãy xác định các vạch quang phổ của hydro xuất hiện khi bắn phá nguyên tử hydro ở trạng thái cơ bản bằng chùm electron có động năng 12,5eV
Trang 2( Trích bài tập 8.10, sách bài tập cơ bản nâng cao Vật lý 12 của Vũ Thanh Khiết, nhà xuất bản đại học Quốc gia Hà Nội năm 1999, trang 373, 374).
Lời giải: Trang 379 Trích lược En – E1 12,5eV … -> n ≤ 3,67
Kết luận n=3, n=2 vậy nguyên tử phát ra 3 vạch 32, 31, 21 Đây cũng là lời giải của nhiều đề được chế lại ở nhiều dạng khác nhau
Giáo sư Vũ Thanh Khiết, bậc thầy vĩ đại trong vật lý học sơ cấp, thầy cũng là tác giả của sách giáo khoa, tôi không dám nói thầy ngộ nhận, nhưng có lẽ thầy sơ sót, quá sơ lược, nói không rõ, nên có thể làm nhiều người hiểu nhầm:
- Đúng ra thầy thêm từ …bắn phá “ một đám” nguyên tử hydro… thì chuẩn hơn
Nếu chỉ có 1 nguyên tử hydro thì có 2 trường hợp:
* Một là: Nguyên tử nầy không hấp thụ, không có vạch nào cả
* Hai là: Nếu có cơ may hấp thụ (tôi sẻ giải thích cơ may sau ), thì có mấy khả năng, +Chuyển lên trạng thái n=2, phát ra 1 vạch
+Chuyển lên trạng thái n=3, phát ra hoặc 1 vạch 31,hoặc phát ra 2 vạch 32,21 Như vậy nguyên tử hidro nầy chỉ có thể phát ra 1 vạch, hoặc 2 vach, không bao giờ có 3 vạch hết
- Cơ may ở đây là về nguyên tắc nguyên tử hydro trên không hấp thụ được năng lượng 12,5eV của bất kỳ elctron nào trong đám, nhưng nếu cho một chùm electron , bắn phá một đám nguyên tử hidro…trong quá trình tương tác electron- electron-nguyên tử , năng lượng mất dần, tình cờ một electron nào có năng lượng đúng bằng hiệu E3 – E1 hoặc E2 – E1 , thì các nguyên tử sẻ hấp thụ, trong trường hợp nầy có khả năng bức xạ 3 vạch
Như vậy để hoàn chỉnh, cần bỗsung 2 chỗ:
Trong đề phải thêm một đám nguyên tử hidro.
Trong lời giải phải nói rõ : sau khi va chạm, electron mất dần năng lượng , đến khi phù hợp thì nguyên tử hidro hấp thụ để chuyển lên trạng thái n Lúc đó mới có
biểu thức En – E1 12,5eV
Các tài liệu đang lưu hành:
Ví dụ 1: Trong tài liệu luyện thi của nhà giáo Đăng Việt Hùng, phần Lượng tử ánh
sáng 2015.
ở trạng thái cơ bản Sau va chạm nguyên tử hiđrô vẫn đứng yên nhưng chuyển lên mức kích thích đầu tiên Động năng của electron còn lại là:
A 10,2 eV B 2,2 eV C 1,2 eV D Một giá trị khác.
Theo tác giả , đáp án đúng là đáp án B
Trang 3Theo tôi: Câu nầy không ổn, nguyên tử hydro có thể không hấp thụ năng lượng để chuyển lên trạng thái kích thích đầu tiên, vì không cho cơ chế va chạm, nên không
có cơ sở nào để nói động năng còn lại của electron là 2,2eV Nếu đồng ý là lên n=2, thì biết đâu tương tác với hạt nhân động năng có thể nhỏ hơn 2,2eV Đề không ổn, nên bỏ đi, hoặc bỗ sung cho phù hợp.
Ví dụ 2:Tài liệu nầy của Ths Trần Quốc Dũng, thuộc Công Ty TNHH- MTV Thái
Minh Khổng biên soạn.
Câu 12: Năng lượng của nguyên tử hiđrô ở trạng thái dừng E n n2 eV
6 , 13
−
=
, n = 1; 2; 3; … Dùng chùm êlectron có động năng Wđ=16,2eV để bắn các nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái cơ bản, êlectron rời khỏi nguyên tử có vận tốc cực đại là
A 9,14.1011m/s B 9,56.105m/s C 9,56.106m/s D 0
Nhầm lẫn nầy cũng tương tự như bài 1, có thể có elctron va chạm tuyệt đối đàn hồi,
và không mất năng lượng, như thế nó rời khỏi nguyên tử với động năng W đ =16,2eV, không có đáp án nào cả Đề không ổn, bỏ hoặc bỗ sung cho hoàn chỉnh.
Ví dụ 3: Tài liệu luyện thi 2015 của thầy Nguyễn Văn Dân và Tài liệu luyện thi của bạn Minh Đức với nội dung Lượng tử cho thầy:
Câu 10: Mức năng lượng của các trạng thái dừng trong nguyên tử hiđrô En = -13,6/n2 (eV); với n = 1, 2, 3 Một electron có động năng bằng 12,6 eV đến va chạm với nguyên
tử hiđrô đứng yên, ở trạng thái cơ bản Sau va chạm nguyên tử hiđrô vẫn đứng yên nhưng chuyển động lên mức kích thích đầu tiên Động năng của electron sau va chạm là
A 2,4 eV B 1,2 eV C 10,2 eV D 3,2 eV Đáp án A.
Theo tôi, giả định do tương tác để electron nầy mất dần năng lượng, đến khi đủ điều kiện cho nguyên tử hidro hấp thụ chuyển lên mức kích thích đầu tiên, như thế động năng của electron sau va chạm bằng 0 Vì chỉ có 1 electron, không có đáp án nào cả.
Ở đây bạn cho rằng nguyên tử hidro hấp thụ năng lượng 10,2eV, còn lại 2,4eV là không đúng bản chất tiên đề Bo Đề không ổn.
Ví dụ 4: Trích từ đề thi thử của một trường THPT Chuyên X năm 2013.
Câu 30 Bắn một chùm ellectron có động năng Wđ = 13,156eV vào một đám nguyên tử
hydro đang ở trạng thái dừng cơ bản có năng lượng E1 = - 13,6eV Số vạch mà nguyên tử hydro có thể phát ra và động năng nhỏ nhất của electron sau va chạm bằng
A 6 vạch và 0,1eV B 10 vạch và 0,4eV C 15 vạch và 0,4eV D 10 vạch và 0,1eV
Theo tôi: Đề cho một chùm electron, tương tác với một đám nguyên tử hidro nên có khả năng mát dần năng lượng, đến khi phù hợp các nguyên tử hidro có thể chuyển
Trang 4lên các trạng thái n=2,3,4,5 Nhưng để thỏa mản điều kiện nầy thì trước đó các electron trên phải có năng lượng phù hợp với hiệu các trạng thái trên với E 1 , như vậy động năng nhỏ nhất của electron sau va chạm trên là 0 Đáp án D là không ổn.
Về đề thi tuyển sinh Đại hoc, Cao đẵng do BGD ra Thử bàn một câu về phần nầy:
Các mức năng lượng của các trạng thái dừng của nguyên tử hiđrô được xác định bằng
13,6
n
E
n
= −
(eV) (n = 1, 2, 3,…) Nếu nguyên tử hiđrô hấp thụ một phôtôn có năng lượng 2,55 eV thì bước sóng nhỏ nhất của bức xạ mà nguyên tử hiđrô đó có thể phát ra là
A 1,46.10 -8 m B 1,22.10 -8 m C 4,87.10 -8 m D 9,74.10 -8 m.
Đề ra: Nguyên tử hấp thụ một photon có năng lượng 2,55eV, căn cứ theo biểu thức
năng lượng đã cho, ta thấy chỉ phù hợp với hiệu 2 mức năng lượng E4 – E2, do đó ta tính
ra bước sóng ngắn nhất mà nguyên tử có thể phát ra là khi di chuyển từ E4 - E1,
đáp án D
Lời bàn: Đề ra tuyệt đối chính xác, chặt, không có chuyện năng lượng
thừa, và nêu rõ bước sóng có thể phát ra.
Lời kết: Hiện nay trên trang tài nguyên thư viện Vật lý, thư viện Violet các
tài liệu tham khảo có vô vàn bài toán nội dung trên, có thể nói hoàn toàn không đúng bản chất vật lý của mẫu nguyên tử Bo, nguyên nhân có thể là do các tác giả hiểu sai, hiểu nhầm, hiểu chưa hết cái ẩn trong bài tập của GS Vũ Thanh Khiết, chế đi, độ lại, càng ngày càng không ổn Trong khi đó đề thi tuyển sinh Đại học, Cao đẵng từ trước đến nay nếu ra phần nầy, các thầy ra đề cực kỳ chuẩn, chặt chẻ,đầy đủ ý nghĩa vật lí, không
có một sai sót nào để gây ngộ nhận cả
Với tinh thần học hỏi, cầu thị, tôi mạnh dạn chia sẻ, mong được sự góp ý chân
thành từ đồng nghiệp, có gì không phải mong được bỏ qua Trân trọng cám ơn
Trần Minh Trí, trường THPT Nguyễn Khuyến, thị xã Điện Bàn, tỉnh
Quảng Nam